本发明属于压块设备领域，具体涉及一种处理残钞碎片的液压式压块机的冷却系统。
背景技术：
压块机是利用特定的工作介质传动压力，将不同的原材料进行压缩成型的机械。压块机根据不同的用途有多种专业机型，如金属屑压块机、秸秆压块机、铁精粉压块机等等。对于纸币，尤其是残损人民币，通过专业压块机的自动化压缩处理，把销毁或清分后的松散残钞碎片通过压缩变形，成为致密紧实的压块，压缩后的密度可以达到压缩前的8倍以上，可以最大限度地节约存储空间和运输成本。
残钞碎片的压缩一般通过压块机的冲头在压料腔内往复运动实现，压料腔内壁上通常设置有衬套，残钞碎片在衬套内进行压缩。残钞碎片在变形时会产生大量的热量，这些热量会逐渐通过衬套传导至周边零件，当残钞碎片的压块处理量较小时，产生的热量会在较低的温度达到平衡，通过自然冷却的方式散热，其不利影响不大；但是，近年来，随着各银行的残钞销毁工作量的迅速增长，每年的需处理的残钞重量不断攀升，残钞压块机的运行时间变长、残钞量处理量变大，尤其是为提高压块机的处理量，扩大衬套的容积、提高冲头的往复频率等情况下，产生的热量大幅增加，由此带来的问题越来越凸显。由于热量产生过多，这些热量不能很快地散到外部，进而使周边的零件温度变得越来越高，在很高的温度才会达到平衡。经测试，残钞处理量为300kg/h的压块机，其衬套周边的零件温度经常高达120℃以上，由此产生的不良影响如下：
(1)对于处理原料而言，与金属屑、秸秆等材料不同的是，纸币的压块需要保障压缩时周围温度不能过高，普通纸的燃点大约在130-180℃，温度过高易造成安全隐患；并且，纸钞上附着大量的油墨等化学成分，温度过高会造成材料与压块机的零件粘结等情况；
(2)对于压块机设备而言，由于温度过高，零件的磨损及老化加快，例如，衬套、船型槽等零件的更换周期由1500小时左右降到了1200小时左右；铜套、油缸等含有橡胶成分的零件由于橡胶老化，更换的周期降低得更多。这不仅使设备工作的可靠性下降，也增加了维护成本；
(3)由于温度高，零件与外壳间的润滑材料容易失效，且高温下零件更易氧化锈蚀，使压块机的零件与基座经常粘结在一起，维护时很难拆下，增加了维护时间；
(4)压块机上安装有很多监测和执行电气件用于控制压块机的运行；当温度过高时，这些电气件容易受到影响而失效，引起故障；
(5)由于压块机外壳部分的温度过高，容易发生工作人员烫伤等安全事故或引起二次事故。
鉴于此，目前亟待提出一种能够解决处理残钞碎片的压块机散热问题的冷却系统。
技术实现要素：
为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于残钞碎片压缩的、能够实现有效散热的、液压式压块机的冷却系统。
本发明的液压式压块机的冷却系统，适用于残钞碎片的液压式压块机，包括：
衬套，所述衬套具有适于容纳残钞碎片的空腔，所述空腔包括宽口端与窄口端，且所述空腔由若干个底面直径不同的圆柱体状的子空腔依次排列叠加而成；
冷却外壳，所述冷却外壳套设于所述衬套外表面，在所述冷却外壳内表面与所述衬套外表面之间形成周向的冷却腔体；
冷却管道，所述冷却管道与所述冷却腔体贯通连接，适于所述冷却腔体中的换热介质流动并形成循环；
冷却装置，所述冷却装置通过所述冷却管道与所述冷却腔体贯通连接，适于使所述换热介质冷却。
优选地，所述冷却外壳与所述衬套的两端通过焊接连接，所述冷却外壳内表面和/或所述衬套外表面的两端分别设置有环形凸台，适于所述冷却外壳与所述衬套在套合时形成周向的冷却腔体；所述冷却外壳与所述衬套的两端通过焊接连接。
进一步优选地，所述冷却腔体沿所述宽口端与窄口端的中轴线方向上的横截面呈梯形或矩形。
优选地，所述冷却外壳上还设置有进液口、出液口，适于所述换热介质向所述冷却腔体的输入、输出；所述进液口与所述出液口设置于以所述宽口端与窄口端的中轴线为轴的对称位置上。
进一步优选地，所述进液口与所述出液口通过快接连接件与所述冷却管道连接。
进一步优选地，所述快接连接件为双向自封接头。
优选地，所述冷却管道上设置有散热片。
优选地，所述冷却装置为风冷装置，至少包括电机与风扇。
优选地，所述冷却系统还包括动力装置，所述动力装置适于为所述换热介质在冷却腔体、冷却管道、冷却装置之间循环流动提供动力。
进一步优选地，所述换热介质为液压油，所述动力装置为油泵，所述冷却管道为液压油管。
进一步优选地，所述衬套的空腔与所述冷却腔体的容积比为(3～7):1。
本发明的上述技术方案，相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的液压式压块机的冷却系统，通过结构的设计，在所述冷却外壳内表面与所述衬套外表面之间形成了冷却腔体，在冷却腔体中通过换热介质降低所述衬套及周边零件的温度，达到了良好的冷却效果，当换热介质采用液压油时，可实现使残钞处理量为300kg/h的压块机的锥形套管周边零件的温度≤75℃。通过本发明所述的液压式压块机的冷却系统，可有效的避免残钞碎片在高温下易燃的安全隐患，并且在75℃的温度下，纸钞上附着的大量油墨等化学成分附着稳定，不会发生粘结在压块机的零件上的情况；另一方面，能够保证压块机的衬套、船型槽等零件的更换周期仍然维持在1500小时，铜套、油缸等零件不至于过快老化和氧化锈蚀；能够保证零件与外壳间的润滑材料处于良好的工作环境下，压块机上安装的监测和执行电气件稳定工作等；
(2)本发明所述的液压式压块机的冷却系统，所述冷却外壳与所述衬套的两端通过焊接连接；采用焊接的方式操作简单，稳定可靠。所述冷却外壳内表面和/或所述衬套外表面的两端分别设置有环形凸台，适于所述冷却外壳与所述衬套在套合时形成周向的冷却腔体，尤其是当仅在所述冷却外壳内表面或所述衬套外表面的两端设置环形凸台时，可以仅加工一个零件即可形成所述冷却腔体。所述冷却腔体沿所述宽口端与窄口端的中轴线方向上的横截面呈梯形或矩形，对于加工成型而言较为简单；
(3)本发明所述的液压式压块机的冷却系统，所述进液口与所述出液口通过快接连接件与所述冷却管道连接，尤其是双向自封接头。双向自封接头可使所述冷却系统的设备检查、维护更加快速方便，可快速的拆卸和安装所述冷却管道，并且保障在拆下所述冷却管道后保证在所述冷却腔体内充满换热介质的情况下，所述冷却管道与所述进液口、所述出液口拆卸后不发生泄漏；
(4)本发明所述的液压式压块机的冷却系统，采用包括电机与风扇的风冷装置以及在所述冷却管道上设置散热片两种方式对换热介质进行冷却，成本较低，且结构简单，不会使整个冷却系统的体积过大；
(5)本发明所述的液压式压块机的冷却系统，所述衬套的空腔与所述冷却腔体的容积比为(3～7):1，所述衬套的空腔与所述冷却腔体的容积比过大，无法实现良好的冷却效果，而所述衬套的空腔与所述冷却腔体的容积比过小，则会在处理残钞量较少的情况下，使用较多的换热介质，造成能源浪费以及成本消耗，经发明人多次验证，当所述衬套的空腔与所述冷却腔体的容积比为(3～7):1时，效果较为理想。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的液压式压块机的冷却系统的衬套以及冷却外壳的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的液压式压块机的冷却系统的衬套以及冷却外壳的连接示意图；
其中，1-衬套；11-空腔；111-宽口端；112-窄口端；2-冷却外壳；21-冷却腔体；22-进液口；23-出液口；24-双向自封接头；25-焊缝；3-冷却管道。
具体实施方式
实施例1
如图1、2所示，本实施例的液压式压块机的冷却系统，包括：
衬套1，所述衬套1具有适于容纳残钞碎片的空腔11，所述空腔11包括宽口端111与窄口端112，且所述空腔11由两个底面直径不同的圆柱体状的子空腔依次排列叠加而成；作为本实施例可替换的技术方案，所述空腔11还可替换为由两个以上的底面直径不同的圆柱体状的子空腔依次排列叠加而成；
冷却外壳2，所述冷却外壳2套设于所述衬套1的外表面，在所述冷却外壳2内表面与所述衬套1外表面之间形成周向的冷却腔体21；
冷却管道3，所述冷却管道3与所述冷却腔体21贯通连接，适于所述冷却腔体21中的换热介质流动并形成循环；
冷却装置，所述冷却装置通过所述冷却管道与所述冷却腔体贯通连接，适于使所述换热介质冷却；
动力装置，所述动力装置适于为所述换热介质在冷却腔体、冷却管道、冷却装置之间循环流动提供动力。
需要说明的是，所述冷却外壳2与所述冷却管道3之间的固定方式并不唯一，本实施例中提供一种优选的设计方式，所述冷却外壳2与所述衬套1的两端通过焊接连接，其焊缝25如图1所示。作为本实施例可替换的实现方式，所述冷却外壳2与所述冷却管道3之间的还可采用胶黏连接。
为了便于零件的加工成型，且便于所述冷却外壳2与所述衬套1的焊接，所述衬套外表面的两端分别设置有环形凸台，适于所述冷却外壳与所述衬套在套合时形成周向的冷却腔体；所述冷却外壳与所述衬套的两端在环形凸台处通过焊接连接。
为便于所述冷却腔体21的成型，所述冷却腔体21沿所述宽口端111与窄口端112的中轴线方向上的横截面呈梯形。作为本实施例的可替换实施方式，所述冷却腔体21沿所述宽口端111与窄口端112的中轴线方向上的横截面还可呈矩形。
作为本实施例的具体实现方式，所述冷却外壳2上还设置有进液口22、出液口23，适于所述换热介质向所述冷却腔体21的输入、输出。为使所述换热介质更均匀地分布于所述冷却空腔21内，所述进液口22与所述出液口23设置于以所述宽口端111与窄口端112的中轴线为轴的对称位置上。
所述进液口22、所述出液口23各自与所述冷却管道3的连接方式并不唯一，本实施例中提供一种优选的实现方式，所述进液口22与所述出液口23通过快接连接件与所述冷却管道3连接。为实现所述进液口22与所述出液口23的快速安装与拆卸，同时保证在所述冷却腔体21内充满换热介质的情况下，所述冷却管道3与所述进液口22、所述出液口23拆卸后不发生泄漏，所述快接连接件为双向自封接头24。
为使所述冷却空腔21中输出的换热介质散热降温，采用的散热降温装置包括但不限于风冷装置、水冷装置，本实施例中采用风冷装置，所述风冷装置的设计方式并不唯一，本实施例中所述风冷装置至少包括电机与风扇。作为本实施例的优选实施方式，除采用风冷装置对换热介质进行冷却降温外，还通过所述冷却管道3进行降温，所述冷却管道3上设置有散热片。
对于实现本发明的目的而言，所述换热介质至少需满足在残钞压缩过程中产生的高温下不沸腾的介质，在本实施例中，所述换热介质为液压油，所述动力装置为油泵，所述冷却管道为液压油管。
为了保障良好的散热效果，本实施例中所述衬套1的空腔11与所述冷却腔体21的容积比为4:1，作为本实施例可替换的技术方案，所述衬套1的空腔11与所述冷却腔体21的容积比可以是(3～7):1之间的任意值。
本实施例所述的液压式压块机的冷却系统，工作过程如下：首先，通过所述动力装置油泵向所述冷却管道3中输入所述换热介质液压油，使所述液压油由所述进液口22注入所述衬套1与所述冷却外壳2之间形成的冷却腔体21内，再由出液口23输出，经过所述冷却管道3的冷却，进入所述冷却装置，进行回油散热，最后形成液压油的循环。
实施例2
本实施例与实施例1的结构完全相同，区别仅在于所述衬套1的空腔11与所述冷却腔体21的容积比为10:1。
试验例
为验证本发明的技术效果，进行以下试验：
分别取3台相同型号、相同处理效率的液压式压块机，编号1-3，将实施例1的液压式压块机冷却系统应用于编号为2的液压式压块机，将实施例2的液压式压块机冷却系统应用于编号为3的液压式压块机，分别采用编号1-3的液压式压块机对1000kg的人民币残钞进行压块处理，设定所述液压式压块机的冲头频率为20次/min，设定编号为2、3的所述液压式压块机的冷却系统的油泵流量为18l/min、冷却风机功率为0.37kw；然后，在3台所述液压式压块机的衬套周边零部件在同样位置上分别设置4个温度传感器监测温度变化，并对编号为2、3的所述液压式压块机的冷却系统的液压油油温进行测定。
经测试，编号为1的液压式压块机的衬套周边零部件的温度最高值为122.4℃；编号为2的液压式压块机的衬套周边零部件的温度最高值为75.0℃，液压油油温最高值为75.0℃；编号为2的液压式压块机的衬套周边零部件的温度最高值为86.1℃，液压油油温最高值为86.1℃。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。